316L不銹鋼在模擬油田采出水中的陰極保護研究.pdf

1、目前,石油開采行業(yè)中,大部分油田進入高含水階段,油田采出水成為現(xiàn)今油田防腐工作的重點研究對象。該環(huán)境具有成分復雜,礦化度高,溫度高,pH值普遍偏低的特性,對采油設備和管道具有強腐蝕性,腐蝕機制復雜,因此在極度苛刻的環(huán)境下,具有優(yōu)良耐蝕性質(zhì)的316L不銹鋼會被選作設備材料。但是油田采出水中所含的大量 Cl-仍會破壞鈍化膜,誘導孔蝕甚至最終發(fā)展為穿孔,所以需要一定的防腐措施。陰極保護作為經(jīng)典的防腐方法,已廣泛用于海水環(huán)境,但在油田采出水中的

2、研究較少,以316L不銹鋼為對象的研究幾乎沒有。
　　因此,本論文通過循環(huán)伏安曲線選擇了不同的陰極極化電位,在60℃含飽和 CO2模擬油田采出水中,通過保護電流密度監(jiān)測、失重測量、形貌觀察等進行316L不銹鋼陰極保護效果的初步研究。隨后通過交流阻抗、微觀形貌觀察、成分分析等手段研究了極化電位對316L不銹鋼表面鈍化膜的還原作用以及不同電位對不銹鋼表面沉積層的影響。最后通過慢應變速率拉伸實驗、斷口形貌觀察、顯微硬度測試等研究了不同電

3、位對316L不銹鋼氫脆的影響,并結合之前的實驗結果選擇了316L不銹鋼在模擬油田采出水中適宜的陰極保護電位范圍。
　　研究結果表明:在60℃含飽和 CO2的模擬油田采出水中,316L不銹鋼有較好的耐全面腐蝕性能,浸泡30天的不銹鋼出現(xiàn)孔蝕,-300 mV對316L不銹鋼無保護效果,-400 mV~-700 mV均能明顯抑制全面腐蝕,-400 mV不能完全抑制孔蝕,-500 mV~-700 mV均能有效抑制孔蝕;-400 mV~-7

4、00 mV,隨電位負移,鈍化膜的還原速率增大,其中-600 mV和-700 mV極化電位下,由于鈍化膜還原速率較大,7天后電極表面的化學組成與其他電位條件下的差異較大,Cr和 Mo向電極表面富集;模擬油田采出水呈酸性,并且陰極保護電流密度偏低,導致鈣質(zhì)沉積層的形成速率較慢,極化7天后的不銹鋼表面只能觀察到小晶核,極化30天后,-500 mV極化下的不銹鋼表面能明顯觀察到少量碳酸鈣晶體,-700 mV極化下的不銹鋼表面有大量碳酸鈣晶體附著